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  介孔硅材料由于其大的比表面積、規則的孔道結構、良好的穩定性和生物相容性等特點在生物材料和納米醫藥領域具有獨特的優勢，而制備新形貌的且同時具備大比表面積和規則孔道的介孔硅材料一直以來是人們的關注點和研究興趣之一。作為超分子化學領域的核心研究內容之一，超分子大環由于其有趣的主客體性質在推動刺激響應型材料的發展方面做出了極大的貢獻；其中新型超分子大環的設計合成與開發利用一直以來是推動超分子化學與材料研究領域發展的重要環節，為構筑新功能材料提供著無限可能。基于超分子大環和介孔硅材料的有機-無機雜化超分子藥物遞送系統由于其精確可控的刺激響應能力、良好的生物相容性以及前釋放小等特點在疾病診療、抗菌及植物生長調節等諸多領域展現出了廣闊的應用前景。

  近期，吉林大學化學學院楊英威課題組，吉林大學植物科學學院韓俊友、秦建春課題組，美國德克薩斯農工大學方磊教授，吉林大學動物醫學學院雷連成課題組聯合報道了一種表面由聚集誘導發光分子和斜塔芳烴超分子開關雙功能化的超分子介孔硅納米豌豆藥物遞送系統。這種藥物遞送系統不僅能在酸性條件和高濃度谷胱甘肽刺激下釋放藥物有效殺死腫瘤細胞，而且還能在谷胱甘肽刺激下發生自身的熒光增強有效指示腫瘤位點。這一工作近期發表于英國皇家化學會的Chemical Communications雜志上，并被選為封面文章。

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  由于含不同末端基團的有機硅源對介孔硅形貌尺寸的生長影響不同，該研究團隊在硅源即正硅酸乙酯中，依次引入少量3-巰丙基三甲氧基硅烷及3-氨丙基三甲氧基硅烷并均勻混合，隨后通過與模板劑十六烷基三甲基氯化銨共沉淀得到一種形貌均一的具有較大比表面積和規則孔道的全新形貌豌豆狀介孔硅（MSNB）。利用該MSNB表面含兩種可修飾官能團（-SH, -NH₂）的特點，作者在其表面分別引入了通過二硫鍵連接的超分子納米閥門（MBM為1,3-二甲基苯并咪唑，AWLP6為陰離子水溶性斜塔芳烴）和具有聚集誘導發光性質的四苯基乙烯基元，得到了一種新型的雙功能化豌豆狀介孔硅藥物遞送體系（DF-MSNB）。

圖1. DOX@DF-MSNB的構筑路線及其在酸性pH和GSH刺激下的藥物釋放行為，以及該體系在GSH刺激下發生熒光增強的示意圖。（圖片來源：Chem. Commun.）

圖2. MSNB的SEM, TEM, XRD及BET表征。（圖片來源：Chem. Commun.）

  固定在MSNB表面的四苯乙烯分子由于分子內旋轉受限可以展現出良好的熒光增強效果。有趣的是，含正電荷的客體分子MBM與四苯乙烯同時存在于這種雙功能化的DF-MSNB表面時，MBM會通過電子轉移過程部分淬滅四苯乙烯的熒光使載體呈現較弱的熒光發射，而當進入腫瘤細胞后，高濃度的GSH可以切斷二硫鍵連接的MBM，有效抑制這種電子轉移現象，從而使四苯乙烯的熒光恢復，達到GSH誘導的熒光增強的效果，有利于更好地指示腫瘤位點。

圖3. DF-MSNB在GSH刺激下的熒光增強實驗及相關表征。（圖片來源：Chem. Commun.）

  由于該新型空腔自適應性主體大環AWLP6與客體MBM之間良好的主客體作用及對MSNB表面孔道緊密的封堵作用，該藥物載體展現出很小的前釋放，將裝載抗癌藥物阿霉素（DOX）的載體DOX@DF-MSNB放置在無任何刺激條件下的去離子水中33天后僅有10.5%的DOX泄露出來，證明其極好的藥物存儲能力。當DOX@DF-MSNB處于腫瘤的酸性pH環境中時，AWLP6末端的羧酸根負離子-COO-會轉變為中性的羧基-COOH，失去與MBM之間較強的主客體作用，進而導致閥門開啟釋放材料內裝載的DOX殺死腫瘤；另外，腫瘤細胞里高濃度的GSH會切斷連接MSNB和的二硫鍵，可使閥門脫落進而釋放DOX有效殺死腫瘤。

圖4. DOX@DF-MSNB在酸性pH和GSH刺激下的藥物釋放行為及在去離子水中的藥物前釋放實驗。（圖片來源：Chem. Commun.）

  細胞實驗表明，該載體DF-MSNB具有良好的生物相容性，即使濃度高達200 mg/mL的DF-MSNB對人類正常肝細胞L02也幾乎無影響，而裝載了抗癌藥物的DOX@DF-MSNB對人類肝癌細胞HepG2展現出了高效的殺傷作用。此外，將DF-MSNB與HepG2細胞共孵育4小時后，可以看到該藥物載體可以進入腫瘤細胞發射出強烈的藍色熒光，證明其優異的腫瘤細胞成像能力。

圖5. 細胞毒性及細胞成像實驗。（圖片來源：Chem. Commun.）

  該工作不僅報道了一種全新形貌的介孔硅納米豌豆的制備方法，而且展示了一種新的同時具備化療和腫瘤位點指示的多功能超分子藥物遞送系統，為新形貌納米載體的制備及多功能生物材料和納米醫藥的構筑提供了新思路。

  以上成果發表在Chemical Communications (Chem. Commun. 2019, DOI: 10.1039/C9CC07115F) 雜志上。論文的第一作者為吉林大學植物科學學院碩士生李香帥，目前在吉林大學化學學院楊英威教授課題組進行聯合培養，共同第一作者為吉林大學植物科學學院韓俊友和秦建春教授，通訊作者為楊英威教授，共同通訊作者為美國德克薩斯農工大學方磊教授。參與該工作的還有吉林大學動物醫學學院雷連成教授等。

  論文鏈接： https://doi.org/10.1039/C9CC07115F